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A study of systolic algorithms for VLSI processor arrays and optical computing

A study of systolic algorithms for VLSI processor arrays and...

引用

作者： K. G. Margaritis Loughborough University of Technology

学位级别：博士

This thesis presents some new. systolic algorithms for numerical computation, that are suitable for implementation on VLSI processor arrays or optical processors. Chapter 1 is an introduction to the environment for the development of the systolic approach, followed by an over- view of major research areas in systolic systems. Chapter 2 contains basic mathematical definitions and a brief intro- duction to specific areas of numerical analysis. Chapter 3 starts with some basic definitions and terminology for sys- tolic computing; then fundamental systolic algorithms are described. Following is a review of some transformation techniques and an introduction to systolic 'programming and soft-systolic simulation. Finally, systolic and optical com- puting are combined, and a framework for developing systolic algorithms is outlined. Chapter 4 investigates systolic algorithms for the solution of polynomial equations, and the systolic calcula- tion of the roots of the characteristic equation of certain matrices. Chapter 5 presents systolic algorithms for the efficient solution and the ·updating of the solution of linear systems of equations, using LU decomposition. Chapter 6 develops the concept of pipelining systolic a 7 r a y s ~ as well as the combination of area and time expan- Slon, 1n iterative solution of linear systems of equations, based on series of systolic matrix-vector multiplications. Chapter 7 further develops the idea of expanding iterative systolic algorithms in area and/or in time. The systolic implementation of successive matrix-matrix multiplications is discussed and then a group of algorithms based on matrix powering is studied. Chapter 8 presents some optical sys- tolic algorithms. The direct mapping of VLSI systolic algo- rithms on optical processors is discussed, and then, the Outer Product processor is used for the optical systolic implementation of basic matrix computations. Chapter 9 completes this thesis with some general con- clusions, and suggesti

关键词： parallel processing systolic algorithms VLSI processor arrays optical computing polynomial equations linear systems of equations matrix eigen-problem solution matrix functions

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